Моделирование канала коротковолновой радиосвязи

Функция направленности симметричного вибратора, находящегося в свободном пространстве в плоскости, проходящей через ось вибратора записывается в виде [2]:

(2)

где k=2/ – волновое число;

– длина плеча вибратора в частях длины волны ;

– угол в радианах, отсчитываемый от оси вибратора.

Поскольку для полуволнового симметричного вибратора =/4, то для него функция направленности запишется:

< image l:href="#"/>

(3)

Максимальное значение F_/2max=1 при =/2.

Функцию направленности в плоскости, перпендикулярной оси вибратора можно записать:

(4)

Для волнового симметричного вибратора =/2 и функция направленности будет иметь вид:

(5)

Максимальное значение F_max=2 при =/2.

Функцию направленности в плоскости, перпендикулярной оси вибратора можно записать:

(6)

Влияние земли на диаграмму направленности антенны учитывают с помощью формулы [2]:

(7)

где k_o – коэффициент отражения от земли, примем k_o=1;

h=/2 – высота подвеса антенны;

– сдвиг фаз между антенной и ее зеркальным отражением, для горизонтальных антенн =180^о;

₁ – угол, отсчитываемый от вертикали.

Тогда

(8)

После перехода к дополнительному углу =90^о– ₁, отсчитываемому от поверхности земли, будем иметь:

(9)

Тогда функции направленности полуволнового и волнового вибраторов в вертикальной плоскости можно записать:

(10)

(11)

Максимальные значения этих функций будут F_/2max=2 и F_max=4, при двух значениях углов =30^о и =150^о.

Максимальные значения функций направленности в плоскости вибратора и в плоскости перпендикулярной оси вибратора должны быть равны. Если максимальное значение функции направленности в плоскости перпендикулярной оси вибратора увеличилось в

раз, то и в плоскости проходящей через ось вибратора и расположенной под углом к горизонту, соответствующему максимальному значению функции направленности в плоскости перпендикулярной оси вибратора, максимальное значение

увеличилось в

раз. Поэтому, функции направленности в плоскости проходящей через ось вибратора и расположенной под углом

=30

^о

к горизонту, то есть плоскости, проходящей через середину одного из двух лепестков диаграммы направленности, нужно пересчитать по формулам:

(12)

(13)

В дальнейшем приведенные выше функции направленности (12) и (13) будем считать функциями диаграммы направленности в горизонтальной плоскости.

Мощность помехи, приходящей с некоторого направления под углами и будет определяться по формуле:

(14)

где U_п – напряжение помехи на входе приемника;

– действующая длина антенны;

R_a – волновое сопротивление антенны;

R_f – волновое сопротивление фидера;

E_п – напряженность поля помехи в точке приема;

– коэффициент пропорциональности;

– функция направленности антенны;

– нормированная функция направленности антенны;

F_max – максимальное значение функции направленности антенны.

Будем считать, что помеха принимается антенной со всех направлений верхней полусферы с одинаковой интенсивностью, фазы случайны и равновероятны. Тогда мощность принимаемых помех будет суммой элементарных мощностей Р_п, то есть интегралом по полусфере:

(15)

где

(16)

где

– нормированная функция направленности в горизонтальной плоскости;

– нормированная функция направленности в вертикальной плоскости.

Мощность помех, принимаемых из верхней полусферы эквивалентной антенной (симметричным полуволновым вибратором в свободном пространстве), для которого F_н=1 и F_max=1, будет вычисляться по формуле:

(17)

Чтобы перейти от мощности помех в эквивалентной антенне к мощности помех в реальной антенне, введем коэффициент пересчета, определяемый как:

(18)

Тогда мощность помехи в реальной антенне будет вычисляться по формуле:

(19)

Подставив в формулу (18) значения Р_п и Р_пэ из (15) и (17), получим выражение для вычисления коэффициента пересчета: